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    使用沖床機械手的沖壓自動化生產線的產能分析

    2018-12-06 15:51:59 湖南沁峰機器人有限公司 閱讀

    沖壓加工企業通過引進沖床機械手實現沖壓自動化的升級改造,能夠有效提升沖壓線的工藝穩定性、穩定品質、優化管理,從而達到提升產能的生產效益。然而,僅僅只是簡單的購買幾臺沖床機械手是不夠的,還需對沖壓自動化連線的整體生產節拍和速度(SPM)進行有效的優化,并且提升設備的開動率,才能有效提升產線的產能。

     

    產能= 等效SPM × 每月設備有效開動時間

    等效SPM = 沖壓自動線的整體生產節拍速度= 沖壓自動線上各工位零件生產節拍速度(SPMi ,i=1、2、3...N)倒數的平均值的倒數

    參考數據: 若等效SPM達到7.5,30%的實動率月產5718套;40%的實動率月產7624套;50%的實動率月產9529套;60%的實動率月產11435套;70%的實動率月產13341套;80%的實動率月產15247套。 若等效SPM達到10.0,30%的實動率月產7624套;40%的實動率月產10165套;50%的實動率月產12706套;60%的實動率月產15247套;70%的實動率月產17788套;80%的實動率月產20329套。

    從數據看,顯然,等效SPM和設備開動率決定了自動沖壓線的產能。

    需要注意的是,在自動沖壓線的“優化”過程中不能光注意提升快的、創造“指標”,更要特別想法提升慢的、形成適度均衡的格局。例如:SPM1=5.0, SPM2=6.0, SPM3=7.0, SPM4=8.0,其算術平均值為6.5;而等效SPM=6.30。當SPM1=3.0, SPM2=6.0, SPM3=7.0, SPM4=10.0,其算術平均值雖仍為6.5;但等效SPM= 5.38 。

    在等效SPM一定的情況下要提高產能,只有增加有效沖壓時間,最大限度地節約非生產時間(如換模、修模、擦模、等料、檢查產品質量等時間),以增大設備開動率。 因此提高設備開動率將是下一階段提高產能的主要任務。

     

    提高沖床機械手沖壓自動化生產線等效SPM的若干策略

    1、我們可將整線分為:從料架抓料往皮帶上放的拆垛機器人單元;板料在皮帶上從拆垛端經清洗機到對中臺停住被送料的沖床機械手抓取的傳送單元;若干個帶前、后沖床機械手的壓力機單元;若干個從前模取件向后模送件的沖壓機械手單元;以及從線末皮帶上下載產品經檢查合格裝箱的線尾單元。全線運行的周期T必定大于、等于各單元在最理想狀態下各自無干擾無等待地工作所需的最短時間Ti?!白盥钡膯卧獩Q定著全線的節拍速度。找出并設法減小“最慢”單元的時間就是自動沖壓線優化的工作內容。

    2、對于壓力機單元而言,在采取了相應安全聯鎖保護措施的前提下:

    在滑塊過了下死點升起到一定高度時下料沖床機械手即可提前進模;

    加大真空抽氣效率,下料端拾器皮碗剛一接觸產品就應立即上提外撤;邊走邊檢測真空度以確認產品是否真被抓住了;

    在下料沖床機械手抬起開始外撤的同時上料沖床機械手即應同步進模上料,該措施可節約近一秒時間!

    上料沖床機械手端拾器到達模腔中心上方時即應邊吹氣、邊下行將板料或產品往模面上放;且不等產品到達模面,上料沖床機械手即應上抬外撤。

    上料沖床機械手外撤的同時即可發信號令壓力機起動,讓離合器結合和滑塊起動加速的過程同步進行,使端拾器剛離開模腔區域時滑塊正好下來。

    3、壓力機間的距離對提速而言是越短越好。但由于壓力機維護、部件拆裝的需要、沖床機械手抓件的運動軌跡,都會對此有所限制。應盡可能小于7米,最好為6米甚至更短。

    4、為了減小慣性、增加壓力機間的搬運速度,對大件采用壓力機間平移而不是旋轉180°的方式是有效的。

    5、當SPM增大后如果傳送單元(拆垛-對中臺間的板料輸送和對中的周期)跟不上節拍速度,可將傳輸皮帶速度加快并帶剎車制動;在新線設計時可縮短拆垛-清洗機間的皮帶而加長清洗機至對中臺的皮帶,在板料一出清洗機且距前后兩個板料靜止位等距處增設中間暫停位,這樣步進式的板料輸送距離就縮短了一半,不再成為加快節拍的瓶頸。

    6、縮短每個沖次的周期(提高壓力機rpm)受到沖壓工藝條件的限制。為了產品的質量,有些零件的拉延需要較慢的速度。在條件許可的情況下可考慮采用DDC(Dynamic Drive Chain)技術對傳統壓機進行半伺服化改造,在利用儲能飛輪以工藝要求的速度拉延作功的同時通過離合器在同步狀態下的切換用伺服電機帶動滑塊快速走過下行前半程和上升空行程,既保證了產品質量又提高了效率,也避免了伺服壓機作功時對電網的巨大沖擊。

    假設壓力機對全線節拍周期即SPM有影響的是上下模開度小于800mm階段、沖床機械手不能進模腔的時間,其中滑塊下行時上下模開度在300-0mm階段是沖壓作功期;而上下模開度大于800mm階段及滑塊停于上死點的時間屬沖床機械手可進出模腔取放件的正常工作時間。以2000噸多連桿壓機運動曲線為例,全程中沖壓作功段為(75°-180°),如滑塊以10rpm速度運行這段過程需要(60/10)*(180-75)/360=1.75s,而在其前、后(0°-75°)和(180°-280°)兩段,沖床機械手不能工作的行程里若滑塊改以20rpm速度運行則要比用10rpm速度節省【(60/10)-(60/20)】*【(280-180)+75】/360=1.46s。如原來滑塊全程以10rpm運行、SPM為8.0,T=60/8=7.5s,現采用DDC方式、以10rpm速度拉延作功而以20rpm速度完成空行程,T′=7.5-1.46=6.04s,SPM可提高為(60/6.04)=9.9。

     

    影響沖床機械手沖壓自動化生產線開動率的若干因素分析

    在根據各產品模具的具體情況最大限度地提高SPMi后,整線有一個“等效SPM”值。根據“等效SPM”值可以估算滿負荷情況下整線的產能。但這只是理想的、理論上的、整線始終處于連續正常沖壓運行狀態下的最佳情況。實際生產時出現的各種各樣的情況都將影響自動沖壓線的產能。真正“設備開動率”的大小才是關鍵。它不是一個簡單的數字,而是企業綜合管理水平的標志。

    影響“開動率”的主要因素無疑是生產時發生的設備故障和模具問題。有些問題是事先無法預料的,我們能做的是盡量使這種情況減少到最低限度。例如:做好設備維護保養、定期檢查潤滑情況、及時加油、按規范更換或清洗各種氣、油濾網、定期檢查和緊固螺釘、做好必要備件的采購庫存等等。一定要真正改變思想、改變作風、加強管理,變事后滅火為事前預防;一定要充實人員,制訂制度,將設備管理的各項工作真正落實。

    有些模具的問題是已經暴露、雖“模具能用”但嚴重影響生產效率的(例如由于模具設計、制造、調試或工藝問題使沖壓速度被限制),也必須邊生產邊限期整改。

    除了正常生產過程中壓力機故障、模具毛病等事先無法預料的突發事件外,影響有效沖壓時間(或“開動率”)的因素主要有:

    1.短線生產、頻繁換模。

    2.更換模具速度慢(電、氣接插頭接插錯誤;自行夾緊器行走被卡、工作失誤等)。

    3.更換端拾器慢或經常需重新調整皮碗位置。

    4.首件產品質量檢查認可的時間過長。

    5.拆垛時分張困難、掉料、切換料垛小車過程耗時過多等造成停線。

    6.料片用完、無法完成原生產計劃數量,原長線生產被迫變成短線。

    7.產品儲存箱用完、無法完成原生產計劃數量。

    8.線尾檢查產品、裝箱速度跟不上生產節拍,被迫限制整線速度。

    9.模具表面經常需人工擦凈、停機停線。

    等等。針對每個因素制訂相應的措施可以逐步提高沖壓生產管理水平,提高整線的生產產能。

    其中,沖壓生產堅持長線是爭取主動、提高效率的首選。要提前準備好足夠的料片、產品儲存箱和存放地。實時、動態地掌握所有產品的資源情況是做好生產計劃的基礎。(現場已多次發生雖未達產卻因缺料或缺工位器具箱而不得不結束生產、換模的現象。)如能增加工位器具箱、由板料廠及時供足料、解決上述(6)、(7)問題就解決了(1),也可使(2)、(3)、(4)的影響減到最小。因素(8)也是常見的,只要有人應該不難解決;因素(5)尚在解決中。


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